Love波器件的建模仿真及阻抗匹配系統(tǒng)研究.pdf

1、Love波是一種能量主要集中在波導層中的剪切橫波，不易與表面介質耦合，且Love波器件具有靈敏度高、精度高、微型化等優(yōu)點，被廣泛應用于傳感器、生物芯片等眾多領域。然而，Love聲波具有不易觀察和測量的特點，目前建模中常采用二維有限元模型或者不設置叉指換能器，無法直觀地表征Love波傳播特性。同時，在對Love波器件測量過程中，存在Love波器件阻抗與傳輸線特征阻抗不匹配的問題，并且尚未有一個成熟的匹配裝置及匹配方法。本文正是針對以上問題

2、，對Love波器件的建模仿真及阻抗匹配方面進行了系統(tǒng)的實驗研究。
　　為了準確表征Love波器件的質點位移和色散關系，提出了一種Love波器件三維建模方案，該方案用有限數量單元去逼近實際Love波器件的真實物理結構和IDT、波導層等實際載荷工況。通過一個壓電基片材料為128°YX-LiNbO3，金屬叉指換能器為Al電極，波導層材料為ZnO薄膜的Love波器件三維模型實驗，驗證了該Love波器件建模方案的可行性。實驗結果表明，在49

3、MHz到51MHz的頻率范圍內，Love波模態(tài)聲波的頻率為49.072MHz、49.295MHz、49.607MHz和50.062MHz。在這四個頻率處Love波僅存在X方向質點位移的變化，Y方向和Z方向的質點位移都為0。器件的色散關系為隨著角頻率增大，Love波的速度逐漸減小。
　　為了解決Love波器件特性阻抗與傳輸線特征阻抗不匹配的問題，設計研究史密斯阻抗圓圖來對阻抗匹配系統(tǒng)進行分析，通過分析史密斯阻抗匹配法，總結出匹配網絡

4、結構，為之后設計制作的Love波器件阻抗匹配電路提供了理論依據。同時，提出了一種負載阻抗匹配裝置及負載阻抗匹配方法。通過該裝置中開關狀態(tài)的調節(jié)，分別構成與待測Love波器件對應的未匹配通道及匹配通道，并且針對兩個端口分別設計不同的無源負載阻抗匹配網絡，從而使待測Love波器件一步完成負載阻抗匹配。通過對制作的Love波器件阻抗匹配電路進行測試，端口一和端口二不僅能同時達到阻抗匹配中心點，而且在中心頻率點處，匹配前與匹配后端口一的反射損耗